Haloalcano deshalogenasa

En enzimología, una haloalcano deshalogenasa (EC 3.8.1.5) es una enzima que cataliza la reacción química.

1-haloalkane + H₂O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ a alcohol primario + halide

Por lo tanto, los dos sustratos de esta enzima son el 1-haloalcano y el H₂O, mientras que sus dos productos son el alcohol primario y el haluro.

Esta enzima pertenece a la familia de las hidrolasas, específicamente a aquellas que actúan sobre enlaces haluro en compuestos de carbono-haluro. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es 1-haloalcano halidohidrolasa. Otros nombres comunes incluyen 1-clorohexano halidohidrolasa y 1-haloalcano deshalogenasa. Las haloalcano deshalogenasas se encuentran en ciertas bacterias y pertenecen a la superfamilia de enzimas de plegamiento alfa-beta hidrolasas. Participan en varias vías metabólicas: degradación del 1,2-dicloroetano, degradación del 1-cloro-n-butano, degradación del hexaclorociclohexano, degradación del 1,2-dibromoetano, degradación del 2-cloroetil-viniléter y degradación del 1,3-dicloropropeno.Estructuralmente, las haloalcano deshalogenasas pertenecen a la superfamilia de las alfa/beta-hidrolasas. Su sitio activo se encuentra en una cavidad predominantemente hidrófoba en la interfaz entre el dominio central de la alfa/beta-hidrolasa y el dominio de la tapa helicoidal, y se conecta al disolvente mediante túneles de acceso. Los residuos del sitio activo, esenciales para la catálisis, se denominan péntada catalítica y comprenden un residuo nucleófilo de aspartato, un residuo básico de histidina, una fracción de ácido aspártico o glutámico que actúa como ácido general y dos residuos de triptófano o un par triptófano-asparagina que estabilizan el ion haluro saliente. La familia de las haloalcano deshalogenasas incluye actualmente 14 enzimas distintas con actividad de deshalogenación confirmada experimentalmente. Un análisis de las secuencias y estructuras de la haloalcano deshalogenasa y sus homólogos dividió a la familia en tres subfamilias, que difieren principalmente en la composición de su péntada catalítica y dominio de cap.A finales de 2007, se habían resuelto 25 estructuras para esta clase de enzimas, con los códigos de acceso PDB 1B6G, 1BE0, 1BEE, 1BEZ, 1BN6, 1BN7, 1CIJ, 1CQW, 1CV2, 1D07, 1EDB, 1EDD, 1EDE, 1HDE, 1K5P, 1K63, 1K6E, 1MJ5, 2DHC, 2DHD, 2DHE, 2EDA, 2EDC, 2PKY y 2YXP.La reacción principal es un desplazamiento SN₂ del halógeno por un grupo hidroxilo derivado del agua. Para comenzar, el aspartato 124 se alinea perfectamente con el sustrato. Expulsará el halógeno y formará un enlace carbono-oxígeno con funcionalidad éster. Tras este desplazamiento, se produce una reacción de hidrólisis utilizando el anillo imidazol de la histidina 289 como base general. Esto desprotonará el agua, formará un intermedio tetraédrico en el éster original y creará un catión imidazolio en la histidina. El paso final es la beta-eliminación. Con un catión imidazolio recién formado, listo para convertirse en ácido, el aspartato 124 vuelve a su estado ácido original y rompe el enlace éster, además de desprotonar la histidina 289. El alcohol se elimina y el halógeno pasa a ser un anión libre. Los grupos triptófano en la periferia del sitio activo también desempeñan un papel facilitador. Estos residuos proporcionan grupos donantes de enlaces de hidrógeno al cloruro a medida que este comienza a experimentar la reacción SN₂ y se convierte en un anión. Un segundo triptófano también proporciona rigidez mediante un enlace peptídico estable con el aspartato 124. Mantiene el oxígeno del carbono beta en su lugar, de modo que se encuentra en una posición privilegiada para formar el enlace éster.Varios compuestos halogenados son subproductos industriales tóxicos para el medio ambiente, y se ha sugerido que las haloalcano deshalogenasas podrían ser catalizadores útiles para su biodegradación, con posibles aplicaciones en la biorremediación. En biocatálisis, existe un interés permanente en estas enzimas, en particular para la producción de alcoholes ópticamente puros. Por lo tanto, la identificación de enzimas deshalogenantes con patrones de selectividad adecuados es fundamental para su utilidad industrial.

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